AC100V駆動のコンデンサーから100mAを取り出す計算式

質問

ＡＣ100Ｖで直接駆動する電球色ＬＥＤ（Ｖｆ：3.3Ｖ、Ｉｆ：100mAの回路を
作ろうと思っています。

設計した回路は別図の通りですが、自分の設計した計算式で100mAが
取り出せるか？この計算式で合っているのか？

・・・電流値の計算例・・・

計算式＝電源電圧×2×パイ（3.14）×電源周波数×コンデンサー容量

（A）電源電圧＝100Ｖ、電源周波数＝50Ｈｚ、コンデンサー容量＝3.2uF＝1.0uF + 2.2uF

電流値＝100×2×3.14×50×0.0000032＝0.10048Ａ＝100.48 mＡ

（B）電源電圧＝100Ｖ、電源周波数＝50Ｈｚ、コンデンサー容量＝3.3uF

電流値＝100×2×3.14×50×0.0000033＝0.10362Ａ＝103.62 mＡ

（C）電源電圧＝100Ｖ、電源周波数＝50Ｈｚ、コンデンサー容量＝3.0uF＝1.5uF + 1.5uF

電流値＝100×2×3.14×50×0.000003＝0.0942Ａ＝94.2 mＡ

（D）電源電圧＝100Ｖ、電源周波数＝50Ｈｚ、コンデンサー容量＝2.2uF＝0.0000022F

電流値＝100×2×3.14×50×0.0000022＝0.06908Ａ＝69.0ｍＡ

以上の計算上（Ａ）が100mAを取り出せますが、実際ではその80～85％となる様なので、
（B）の103.62 mＡでも使用可能な気がします。

コンデンサー容量を1.5uF + 2.2uF＝3.7uFで計算する、0.11618A＝116.18mAとなり、
その80％の効率だとすると0.092944A≒93.0mAで丁度良いのですが・・・

どちら様かアドバイスを宜しくお願いします。

回答No.2

anachrockt · ベストアンサー

追記です．
回路を見ると，元設計はプロの電気屋がやってますね．
先ず，コンデンサに並列の抵抗は安全規格に従えば時定数が1秒以下の必要があり，まじめにやる場合は270k程度にします．
耐圧も必要ですから，1/2W以上にしておきます．
また，直列の200ΩはLED（ブリッジ・ダイオードも）のサージ電流定格を満足するように決定します．
コンデンサの耐圧はAC120VかDC250V以上が望ましいです．

安全規格を気にしなければヒューズは不要ですが，200Ωの抵抗をヒューズの替わりにする必要があり，酸化金属皮膜抵抗で不燃性のものを使用します．

補足

anachrocktさんアドバイス有難う御座います。
上記の画像回路図と同じ回路構成で、フィルムコンデンサーを0.68uF、
ＬＥＤを電球色のＶｆ：3.3Ｖ、Ｉｆ：20mA×2直列した常夜灯を作製し
天井シーリング蛍光灯に設置しています。点灯時のブリッジダイオード
+、-、端子間での電圧および電流値は11.5Ｖ、18.2mAでした。
ご指摘のありました、抵抗値270K、酸化金属皮膜抵抗への変更、
Ｗ数に関しては既に1/2Ｗです。
コンデンサの耐圧はAC250Ｖメタライズド・フィルムコンデンサーです。
ブリッジ・ダイオードは400Ｖ1Ａのものです。
（Ａ）電流値＝100×2×3.14×50×0.0000032＝0.10048Ａ＝100.48 mＡの
回路で組み立てて実際の電流値を計測して見たいと思います。

回答No.1

anachrockt

先ず，電源電圧100Vは場所と時間によって違いますが，95V～105V程度が多いようです．
ちなみに，我が家は103V～105Vになってます．
商品設計のときは，85V～115V（本当は全世界対応で85V～270V）で行ってます．
だから，細かい誤差は気にしないことです．

また，交流実効値100Vの全波整流直流分は90V（実効値×2×√2÷π）です．
LEDの直流電流は平均値だから，上記計算値に0.9を掛けます．
正確には，コンデンサのリアクタンスと抵抗分（200Ω，ブリッジ・ダイオード，LED）からピタゴラスの定理で電流を求める必要がありますが，ブリッジ・ダイオードとLEDは抵抗分としては非線形になって計算は難しいです．
ただし，100Vに比べ電圧降下が5V程度だから無視し，取りあえず上記計算値に0.9を掛けた値で電流を実測したらどうでしょう．

補足

anachrocktさんアドバイス有難う御座います。
交流実効値100Vの全波整流直流分は90V（実効値×2×√2÷π）です
取りあえず上記計算値に0.9を掛けた値で電流を実測したらどうでしょう．
そうですね。取り合えず上記の回路図で組み立てて電流を計測して見ます。